Usando Kits da Experimentoteca de Matemtica para ... - CDCC - USP
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<strong>Usando</strong> <strong>Kits</strong> <strong>da</strong><br />
<strong>Experimentoteca</strong> <strong>de</strong><br />
Matemática <strong>para</strong><br />
aprofun<strong>da</strong>r assuntos do<br />
Ensino Fun<strong>da</strong>mental<br />
Leandro Augusto Ferreira<br />
Coor<strong>de</strong>nação: Profa. Dra. Edna Maura Zuffi
O Professor Está Sempre Errado Quando...<br />
É jovem, não tem experiência.<br />
É velho, está superado.<br />
Não tem automóvel, é um pobre coitado.<br />
Tem automóvel, chora <strong>de</strong> ‘’barriga cheia".<br />
Fala em voz alta, vive gritando.<br />
Fala em tom normal, ninguém escuta.<br />
Não falta ao colégio, é um "caxias".<br />
Precisa faltar, é um "turista".<br />
Conversa com os outros professores, está "malhando" os alunos.<br />
Não conversa, é um <strong>de</strong>sligado.<br />
Dá muita matéria, não tem dó do aluno.<br />
Dá pouca matéria, não pre<strong>para</strong> os alunos.<br />
Brinca com a turma, é metido a engraçado.<br />
Não brinca com a turma, é um chato.<br />
Chama a atenção, é um grosso.<br />
Não chama a atenção, não sabe se impor.<br />
A prova é longa, não dá tempo.<br />
A prova é curta, tira as chances do aluno.<br />
Escreve muito, não explica.<br />
Explica muito, o ca<strong>de</strong>rno não tem na<strong>da</strong>.<br />
Fala corretamente, ninguém enten<strong>de</strong>.<br />
Fala a "língua" do aluno, não tem vocabulário.<br />
Exige, é ru<strong>de</strong>.<br />
Elogia, é <strong>de</strong>bochado.<br />
O aluno é reprovado, é perseguição.<br />
O aluno é aprovado, <strong>de</strong>u "mole".<br />
É o professor está sempre errado, mas,<br />
se conseguiu ler até aqui, agra<strong>de</strong>ça a ele.<br />
Revista do Professor <strong>de</strong> Matemática, 36,1998.<br />
2
Índice<br />
Prefácio..................................................................................................................................4<br />
Introdução .............................................................................................................................5<br />
§ 1 – Erros em materiais didáticos......................................................................................5<br />
§ 2 – Ativi<strong>da</strong><strong>de</strong> Lúdica .......................................................................................................6<br />
§ 3 – Para refletir ................................................................................................................7<br />
Capítulo 1 – Trabalhando com Tangram.........................................................................11<br />
Capítulo 2 – Construindo frações Equivalentes ..............................................................14<br />
§ 1 – Relações...................................................................................................................14<br />
§ 2 – Relações <strong>de</strong> Equivalência .......................................................................................15<br />
§ 3 – Classes <strong>de</strong> Equivalência...........................................................................................15<br />
§ 4 – Frações Equivalentes ...............................................................................................16<br />
Capítulo 3 – Áreas <strong>de</strong> Polígonos........................................................................................18<br />
§ 1 – Ambigüi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong> representação...............................................................................18<br />
§ 2 – Áreas <strong>de</strong> polígonos .................................................................................................19<br />
Capítulo 4 – Resolvendo Equações com Cartolina..........................................................24<br />
Capítulo 5 – Área do Círculo.............................................................................................33<br />
Introdução.........................................................................................................................33<br />
Transformação <strong>de</strong> uma coroa em um trapézio..................................................................33<br />
Cálculo <strong>da</strong> Área <strong>da</strong> Coroa Circular...................................................................................34<br />
Trabalhando com limite....................................................................................................34<br />
Respostas .............................................................................................................................36<br />
Referências Bibliográficas .................................................................................................40<br />
3
Prefácio<br />
Esta apostila foi elabora <strong>para</strong> que fosse utiliza<strong>da</strong> no curso “<strong>Usando</strong> <strong>Kits</strong> <strong>da</strong><br />
<strong>Experimentoteca</strong> <strong>de</strong> Matemática <strong>para</strong> aprofun<strong>da</strong>r assuntos do Ensino Fun<strong>da</strong>mental”,<br />
ministrado no <strong>CDCC</strong> (Centro <strong>de</strong> Divulgação Científica e Cultural) <strong>da</strong> <strong>USP</strong> São Carlos. Foi<br />
escrita com a preocupação <strong>de</strong> po<strong>de</strong>r ser usa<strong>da</strong> como material <strong>de</strong> apoio em aulas práticas <strong>de</strong><br />
matemática elementar.<br />
A apostila está dividi<strong>da</strong> <strong>de</strong> acordo com a or<strong>de</strong>m do curso, no Capítulo 1 trouxemos<br />
alguns <strong>da</strong>dos sobre o tangram e propusemos algumas ativi<strong>da</strong><strong>de</strong>s com construções <strong>de</strong><br />
figuras. No Capítulo 2 falamos sobre a construção <strong>de</strong> frações equivalentes, mas ao mesmo<br />
tempo alertamos que não aconselhamos que seja feita a construção em sala <strong>de</strong> aula, isso<br />
exigiria uma abstração maior do aluno do ensino fun<strong>da</strong>mental, essencialmente<br />
estabelecemos um critério <strong>para</strong> a verificação <strong>da</strong> equivalência <strong>de</strong> frações. No Capítulo 3,<br />
trabalhamos com a técnica <strong>de</strong> cortar e colar <strong>para</strong> provar a fórmula <strong>da</strong> área <strong>de</strong> alguns<br />
polígonos notáveis. No Capítulo 4 expusemos um método <strong>para</strong> a resolução <strong>de</strong> equações<br />
lineares com solução inteira e a fatoração <strong>de</strong> um trinômio, que posteriormente cairia no<br />
caso linear e assim seria resolvido. E finalmente, no Capítulo 5 provamos a fórmula <strong>da</strong> área<br />
<strong>de</strong> um círculo com papel toalha (papel higiênico), alertamos que foi utilizado o uso <strong>de</strong><br />
limite, mas que foi feito <strong>de</strong> uma forma <strong>de</strong>veras simples, assim acreditamos não ter tornado<br />
a prova <strong>de</strong>masia<strong>da</strong>mente difícil.<br />
Os exercícios são <strong>de</strong> extrema importância e acreditamos que não sejam difíceis, mas<br />
mesmo assim trouxemos a resolução <strong>de</strong> alguns <strong>de</strong>les. Em cursos posteriores po<strong>de</strong>remos<br />
aumentar o número <strong>de</strong> exercícios propostos, claro que sempre fazendo com que isso seja<br />
feito <strong>de</strong> uma forma agradável ao leitor.<br />
Alguns dos métodos expostos po<strong>de</strong>m ser futuramente transformados em <strong>Kits</strong> <strong>da</strong><br />
experimentoteca do ensino fun<strong>da</strong>mental ou médio, sendo melhorados e a<strong>da</strong>ptados <strong>para</strong> os<br />
<strong>de</strong>vidos fins.<br />
Gostaria <strong>de</strong> agra<strong>de</strong>cer ao apoio <strong>da</strong>do pela Profa. Dra. Edna Maura Zuffi na<br />
coor<strong>de</strong>nação <strong>de</strong>ste projeto e aos participantes do minicurso ministrado no <strong>CDCC</strong>.<br />
Leandro Augusto Ferreira<br />
São Carlos, 31 <strong>de</strong> Outubro <strong>de</strong> 2007.<br />
4
Introdução<br />
§ 1 – Erros em materiais didáticos<br />
Alguns anos atrás a revista RPM fez um alerta sobre alguns fascículos <strong>de</strong><br />
matemáticas publicados num gran<strong>de</strong> jornal, vejamos alguns exemplos dos erros<br />
encontrados nestes fascículos:<br />
• Na página 196: “A maneira mais simples <strong>de</strong> provar que os números<br />
irracionais existem é representá-la sobre uma reta e observar que eles têm<br />
lugar nela”.<br />
Foi fácil <strong>para</strong> mim “provar” que fantasmas existem: eu representei um <strong>de</strong>les<br />
na reta abaixo e – pronto - ele existe!<br />
• Na página 31, no glossário: Reta tangente: reta que toca um alinha em um<br />
único ponto. “Isto é, elas têm apenas um ponto em comum”.<br />
Figura <strong>para</strong> mostrar o erro <strong>da</strong> afirmação acima.<br />
5
• Na página 97, no glossário: Infinito: que não tem fim nem po<strong>de</strong> tê-lo. E se<br />
não tem fim, mas pu<strong>de</strong>r tê-lo (sabe-se lá on<strong>de</strong> ou quando) <br />
• Em um fascículo publicado por outro jornal, a palavra plane (plano, em<br />
inglês) foi traduzi<strong>da</strong> como “avião”.<br />
Imagine nossos alunos apren<strong>de</strong>rem: por 3 pontos não colineares passa um<br />
único avião”.<br />
§ 2 – Ativi<strong>da</strong><strong>de</strong> Lúdica<br />
Completem os espaços nas frases seguintes e , à medi<strong>da</strong> que forem achando as<br />
respostas, liguem os pontos correspon<strong>de</strong>ntes às respostas na folha anexa. No final formará<br />
uma figura. Que figura é essa<br />
a. O menor número natural não nulo é ___.<br />
b. O sucessor par do número 13 é ___.<br />
4<br />
c. O valor <strong>da</strong> potência 2 é ___.<br />
121<br />
d. O resultado ou quociente <strong>de</strong> é ___. 11<br />
e. 625 vale ___.<br />
4 0<br />
f. O valor <strong>da</strong> expressão 2 − 2 é ___.<br />
g. Um número elevado ao quadrado dá 49; esse número é ___.<br />
⎛<br />
h. O valor <strong>da</strong> expressão 64 ⎞<br />
⎜ 10<br />
0 ⎟<br />
− + 10<br />
2<br />
é ___.<br />
⎝ ⎠<br />
i. O único número <strong>da</strong> seqüência: 1, 4, 9, 16, 23, 36 que não é um quadrado perfeito<br />
é ___.<br />
j. Os números 2, 12, 21, 78, 1890, 1894626 são divisíveis por dois, exceto ___.<br />
k. Um número n elevado ao cubo vale 64; o número n é ___.<br />
l. O valor <strong>da</strong> expressão 5 2 + 2 é ___.<br />
m. O cubo do número 2 vale ___.<br />
*<br />
M = x ∈ N / x < 3 é ___.<br />
n. O número <strong>de</strong> elementos do conjunto { }<br />
5 3<br />
o. A raiz quadra<strong>da</strong> do valor <strong>da</strong> expressão 2 2( 3 ÷ 9 −1)<br />
4<br />
3 3<br />
p. A meta<strong>de</strong> do valor <strong>da</strong> expressão 2 ( 7 ⋅3<br />
− 5) + ( 3 + 2 ) ÷ 7<br />
+ é ___.<br />
÷ é ___.<br />
6
q. O valor <strong>da</strong> expressão 5 2 −1 é ___.<br />
r. O dobro <strong>de</strong> 81 é ___.<br />
s. Um número escrito na base 2 é 10 011; na base 10 vale ___.<br />
t. O antecessor do número 11 é ___.<br />
u. O dobro do sucessor do número 10 é ___.<br />
v. O valor absoluto do algarismo 9 no número 18809 é ___.<br />
w. O valor relativo do algarismo 2 no número 14620 é ___.<br />
x. Entre os números 14, 17, 16, 5, o único divisível por 5 é ___.<br />
y. O valor <strong>da</strong> expressão 20 − ( 6 + 4 − 7)<br />
é ___.<br />
z. Do número 2000, você subtrai 1280. A seguir, divi<strong>de</strong> o resultado por 5. A raiz<br />
quadra<strong>da</strong> do número que você obteve é igual a ___.<br />
§ 3 – Para refletir<br />
Sendo um professor <strong>de</strong> matemática, posso me consi<strong>de</strong>rar um matemático<br />
J. Orlando G. Freitas<br />
7
Universi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong> Ma<strong>de</strong>ira, Portugal<br />
Um professor <strong>de</strong> Biologia consi<strong>de</strong>ra-se um biólogo, o <strong>de</strong> História um historiador, o<br />
<strong>de</strong> educação Física um <strong>de</strong>sportista... e nós professores <strong>de</strong> Matemática Vou relatar uma<br />
experiência que me levou a pensar sobre isso.<br />
Durante uma aula do 11º ano, foi necessário calcular a área <strong>de</strong> um triângulo<br />
retângulo. Apesar <strong>de</strong> ser fácil, muitos alunos não o soube fazer, o que é triste e assustador.<br />
Só não fiquei mais admirado porque, tempos atrás, um professor <strong>de</strong> uma Universi<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
afirmou num jornal que alguns <strong>de</strong> seus alunos universitários não conheciam o teorema <strong>de</strong><br />
Pitágoras...<br />
Coloquei a pergunta: Conhecendo apenas os comprimentos dos lados <strong>de</strong> um<br />
triângulo, é possível saber a sua área Se o triângulo for retângulo é fácil. Mas, caso não o<br />
seja, o que fazer Foi então que me lembrei <strong>de</strong> uma fórmula que já tinha visto algures, a<br />
relação <strong>de</strong> Herão (Alexandria séc. I):<br />
A T<br />
= s( s − a)(<br />
s − b)(<br />
s − c)<br />
,<br />
1<br />
na qual a, b, c são os comprimentos dos lados do triângulo e s = ( a + b + c)<br />
(semiperímetro).<br />
2<br />
Qual o interesse <strong>de</strong>ssa fórmula De fato é <strong>de</strong> fácil memorização... Antes <strong>de</strong> usar a<br />
fórmula, temos <strong>de</strong> <strong>de</strong>monstrá-la, se queremos ter o espírito <strong>de</strong> um matemático.<br />
Ao ler uma <strong>de</strong>monstração, não conseguia enten<strong>de</strong>r um dos passos. Como só<br />
indicavam bibliografia on<strong>de</strong> seria possível encontrá-lo <strong>de</strong>monstra<strong>da</strong> - essa passagem <strong>de</strong> fato<br />
é um teorema bastante interessante que agora po<strong>de</strong>rá ser <strong>de</strong>monstrado an<strong>da</strong>ndo em sentido<br />
contrário, <strong>de</strong>pois <strong>de</strong> provar a relação <strong>de</strong> Herão -, <strong>de</strong>cidi então <strong>de</strong>monstrar por mim mesmo à<br />
fórmula <strong>de</strong> Herão. Peguei um lápis e papel (e uma calculadora programável <strong>para</strong> verificar<br />
algumas conjecturas e assim evitar gran<strong>de</strong>s cálculos <strong>de</strong>snecessários), como fazem os<br />
matemáticos, e pus-me a brincar com a álgebra.<br />
Comecei usando o teorema <strong>de</strong> Pitágoras e cheguei a um resultado. Agora só bastava<br />
<strong>da</strong>r umas mexi<strong>de</strong>las <strong>para</strong> aparecer na forma <strong>de</strong> Herão. Algo que me fascina na Matemática<br />
é que gran<strong>de</strong>s resultados po<strong>de</strong>m ser provados usando métodos elementares e muito simples.<br />
Vejamos.<br />
Se a, b, c são os comprimentos dos lados <strong>de</strong> um triângulo, seja h a altura relativa ao<br />
lado a (posso escolher a <strong>de</strong> modo que a ≥ b e a ≥ c ).<br />
8
Aplicando o teorema <strong>de</strong> Pitágoras aos dois triângulos retângulos obtidos, temos:<br />
2 2 2 2 2<br />
2<br />
= x h e c = h + ( a − x) .<br />
b +<br />
2 2 2<br />
2 2 2<br />
a + b − c<br />
Então, substituindo na segun<strong>da</strong> igual<strong>da</strong><strong>de</strong> h por b − x , obtemos x = ,<br />
2a<br />
( a ≠ 0)<br />
. Substituindo o valor encontrado <strong>de</strong> x, na primeira equação, vem<br />
2 2 2<br />
2<br />
2<br />
⎛ a + b − c ⎞<br />
2<br />
− ⎜<br />
⎟ h ou<br />
b ⎜<br />
=<br />
2a<br />
⎟<br />
⎝<br />
⎠<br />
2 2 2<br />
( a + b − c )<br />
2 2<br />
4a<br />
b −<br />
h = .<br />
2a<br />
2<br />
Logo, área do triângulo é<br />
A T<br />
2 2 2 2<br />
( 2ab) − ( a + b − c )<br />
ah<br />
= =<br />
=<br />
2<br />
4<br />
2<br />
2 2 2<br />
2 2 2<br />
2<br />
2<br />
2 2<br />
( 2ab<br />
− ( a + b − c ))( 2ab<br />
+ a + b − c ) ( c − ( a − b)<br />
)( a + b)<br />
− c )<br />
=<br />
=<br />
4<br />
4<br />
( c−( a−b)<br />
)( c+<br />
a−b)( a+<br />
b−c)( a+<br />
b+<br />
c)<br />
16<br />
=<br />
−a+<br />
b+<br />
c a−b+<br />
c a+<br />
b−c<br />
a+<br />
b+<br />
c<br />
× × × =<br />
2 2 2 2<br />
a + b + c − 2a<br />
a + b + c − 2b<br />
a + b + c − 2c<br />
a + b + c<br />
×<br />
×<br />
×<br />
2<br />
2<br />
2 2<br />
=<br />
( s − a)(<br />
s − b)(<br />
s − c)<br />
s .<br />
Portando, <strong>de</strong>monstramos a fórmula <strong>de</strong> Herão:<br />
9
1<br />
A T<br />
= ( s − a)(<br />
s − b)(<br />
s − c)<br />
s , sendo s = ( a + b + c)<br />
.<br />
2<br />
Muitas vezes, quando se ataca um <strong>da</strong>do problema, este já foi resolvido por muitos<br />
outros e por processos e resultados por nós <strong>de</strong>sconhecidos. Até que é bom não ter<br />
conhecido alguns <strong>de</strong>sses processos ou resultados, pois à parti<strong>da</strong> já não estamos “ viciados”<br />
e po<strong>de</strong>remos envere<strong>da</strong>r por outro caminho ain<strong>da</strong> não <strong>de</strong>scoberto ou talvez mais simples. É<br />
esse tipo <strong>de</strong> iniciativa que faz muita falta aos nossos alunos.<br />
Ao chegar ao fim <strong>de</strong> uma <strong>de</strong>monstração, mesmo que já tenha sido <strong>de</strong>monstra<strong>da</strong> por<br />
outros, po<strong>de</strong>mos nos sentir matemáticos Penso que sim... Pois é o sentir-se matemático<br />
que nos faz gostar <strong>de</strong>sta bela “arte”, ou diria mesmo “poesia” ou “música”, que é a<br />
Matemática. Há quem afirme que todos nós somos matemáticos. Também sou <strong>de</strong>ssa<br />
opinião, nem que seja só um bocadinho <strong>de</strong> matemático. Mas ao fazer (pequenas)<br />
<strong>de</strong>monstrações, como a anterior, por exemplo, sem copiar dos livros, ou quando pegar num<br />
problema, tipo problema do mês, conseguimos resolvê-lo com a pouca matemática que<br />
temos interiorizado, aí sim, é que po<strong>de</strong>mos nos sentir na pele <strong>de</strong> um matemático amador.<br />
Seria ótimo se nossos alunos assim se sentissem durante as nossas aulas.<br />
10
Capítulo 1 – Trabalhando com Tangram<br />
Muitos conhecem o Tangram, um quebra-cabeça chinês, <strong>de</strong> origem milenar.<br />
Seu nome original é: Tch´ i Tch´ iao Pan, significa as sete tábuas <strong>da</strong> argúcia. Ao<br />
contrário <strong>de</strong> outros quebra-cabeças ele é formado por apenas sete peças com formas<br />
geométricas resultantes <strong>da</strong> <strong>de</strong>composição <strong>de</strong> um quadrado, são elas:<br />
• 2 triângulos gran<strong>de</strong>s;<br />
• 2 triângulos pequenos;<br />
• 1 triângulo médio;<br />
• 1 quadrado;<br />
• 1 <strong>para</strong>lelogramo<br />
Com estas peças é possível criar e montar cerca <strong>de</strong> 1700 figuras entre animais,<br />
plantas, pessoas, objetos, letras, números, figuras geométricas entre outras. Além <strong>de</strong><br />
tudo é uma forte ferramenta <strong>para</strong> aprimorar o raciocínio lógico e a abstração<br />
geométrica, iremos agora apren<strong>de</strong>r a construir algumas figuras.<br />
O professor po<strong>de</strong> iniciar a apresentação <strong>de</strong>ste jogo-material pe<strong>da</strong>gógico contando uma<br />
len<strong>da</strong> sobre o Tangram, assim:Um jovem chinês <strong>de</strong>spedia-se <strong>de</strong> seu mestre, pois<br />
iniciaria uma gran<strong>de</strong> viagem pelo mundo. Nessa ocasião, o mestre entregou-lhe um<br />
espelho <strong>de</strong> forma quadra<strong>da</strong> e disse:<br />
- Com esse espelho você registrará tudo o que vir durante a viagem,<br />
<strong>para</strong> mostrar-me na volta.<br />
O discípulo surpreso, in<strong>da</strong>gou:<br />
- Mas mestre, como, com um simples espelho, po<strong>de</strong>rei eu lhe mostrar tudo o que<br />
encontrar durante a viagem<br />
No momento em que fazia esta pergunta, o espelho caiu-lhe <strong>da</strong>s mãos, quebrando-se em<br />
sete peças.<br />
Então o mestre disse:<br />
- Agora você po<strong>de</strong>rá, com essas sete peças, construir figuras <strong>para</strong> ilustrar o que viu<br />
durante a viagem.<br />
Com o uso do Tangram o professor po<strong>de</strong> trabalhar:<br />
• I<strong>de</strong>ntificação,<br />
• Com<strong>para</strong>ção,<br />
• Descrição,<br />
• Classificação,<br />
• Desenho <strong>de</strong> formas geométricas planas,<br />
• Visualização e representação <strong>de</strong> figuras planas,<br />
• Exploração <strong>de</strong> transformações geométricas através <strong>de</strong> <strong>de</strong>composição e composição<br />
<strong>de</strong> figuras,<br />
11
• Compreensão <strong>da</strong>s proprie<strong>da</strong><strong>de</strong>s <strong>da</strong>s figuras geométricas planas,<br />
• Representação e resolução <strong>de</strong> problemas usando mo<strong>de</strong>los geométricos<br />
• Noções <strong>de</strong> áreas<br />
• Frações<br />
Esse trabalho permite o <strong>de</strong>senvolvimento <strong>de</strong> algumas habili<strong>da</strong><strong>de</strong>s –<br />
IMPORTANTES PARA A AQUISIÇÃO DE CONHECIMENTO S EM OUTRAS ÁREAS<br />
– tais como:<br />
• Visualização / Diferenciação<br />
• Percepção Espacial,<br />
• Análise / Síntese<br />
• Desenho,<br />
• Relação Espacial<br />
• Escrita e Construção<br />
Por último, o professor precisa se conscientizar que este quebra-cabeça tem sido<br />
utilizado como material didático nas aulas <strong>de</strong> Artes e precisa estar ca<strong>da</strong> vez mais presente<br />
nas aulas <strong>de</strong> Matemática. O trabalho com o Tangram <strong>de</strong>ve iniciar visando a exploração <strong>da</strong>s<br />
peças e a i<strong>de</strong>ntificação <strong>da</strong>s suas formas.<br />
Logo <strong>de</strong>pois, se passa à sobreposição e construção <strong>de</strong> figuras <strong>da</strong><strong>da</strong>s a partir <strong>de</strong> uma<br />
silhueta, nesse caso, cabe ao aluno reconhecer e interpretar o que se pe<strong>de</strong>, analisar as<br />
possibili<strong>da</strong><strong>de</strong>s e tentar a construção. Durante todo esse processo, a criança precisa analisar<br />
as proprie<strong>da</strong><strong>de</strong>s <strong>da</strong>s peças do Tangram e <strong>da</strong> figura que se quer construir, se <strong>de</strong>tendo ora no<br />
todo <strong>de</strong> ca<strong>da</strong> figura, ora nas partes.<br />
Ativi<strong>da</strong><strong>de</strong> 1<br />
Construa as figuras abaixo:<br />
12
Algumas Questões<br />
1. Po<strong>de</strong>mos dizer que estas figuras possuem a mesma área que o quadrado original<br />
Por quê<br />
2. Po<strong>de</strong>mos afirmar algo sobre a simetria <strong>de</strong>stas figuras O quê<br />
3. Alguma figura é um polígono Se sim, é regular<br />
Ativi<strong>da</strong><strong>de</strong> 2<br />
Construa um Retângulo e um <strong>para</strong>lelogramo.<br />
Observação: O Retângulo é obtido a partir do <strong>para</strong>lelogramo e vice-versa.<br />
Ativi<strong>da</strong><strong>de</strong> 3<br />
Tente construir as figuras abaixo:<br />
13
Capítulo 2 – Construindo frações<br />
Equivalentes<br />
§ 1 – Relações<br />
Definição: Chama-se relação <strong>de</strong> um conjunto A em um conjunto B a qualquer subconjunto<br />
R <strong>de</strong> A× B .<br />
Exemplo:<br />
A = { 1,2,3,4 }<br />
B = { 2,3,4,5 }<br />
A× B = {( 1,2 ),<br />
( 1,3 ),<br />
( 1,4 ),<br />
( 1,5 ),<br />
( 2,2 ),<br />
( 2,3 ),<br />
( 2,4) ,( 2,5 ),<br />
( 3,2) ,( 3,3 ),<br />
( 3,4) ,( 3,5 )( , 4,2)( , 4,3 )( , 4,4)( , 4,5)<br />
}<br />
e consi<strong>de</strong>remos a expressão “x < y”, on<strong>de</strong><br />
x ∈ A e y ∈ B .<br />
R = {( 1,2 ),<br />
( 1,3 ),<br />
( 1,4 ),<br />
( 1,5 ),<br />
( 2,3 ),<br />
( 2,4) ,( 2,5 ),<br />
( 3,4) ,( 3,5 ),<br />
( 4,5)<br />
}<br />
R é uma relação <strong>de</strong> A em B , pois R ∈ A× B .<br />
Daremos a seguir as proprie<strong>da</strong><strong>de</strong>s mais importantes que uma relação R sobre um<br />
conjunto A po<strong>de</strong> satisfazer.<br />
Definição: Seja R uma relação sobre um conjunto A. Então dizemos que:<br />
• R é reflexiva se a condição (∀x ∈ A)(x R x) for ver<strong>da</strong><strong>de</strong>ira ,ou seja, se<br />
x ∈ A, então (x, x) ∈ R .<br />
• R é simétrica se a condição (∀x, y ∈ A)(x R y → y R x) for ver<strong>da</strong><strong>de</strong>ira, ou seja,<br />
<strong>para</strong> todo x, y ∈ A, se (x, y) ∈ R , então (y, x) ∈ R .<br />
• R é transitiva se a condição (∀x, y, z ∈ A)(x R y e y R z → x R z) for<br />
ver<strong>da</strong><strong>de</strong>ira, ou seja, <strong>para</strong> todo x,y,z ∈ A, se (x, y) ∈ R e (y, z) ∈ R , então<br />
(x, z) ∈R.<br />
• R é anti-simétrica se a condição (∀x, y ∈ A)(x R y e y R x → x = y)<br />
for ver<strong>da</strong><strong>de</strong>ira,ou seja, se <strong>para</strong> todo x,y ∈ A, se (x, y) ∈R e (y,x) ∈R , então<br />
x = y.<br />
14
§ 2 – Relações <strong>de</strong> Equivalência<br />
Definição: Uma relação R em A é dita ser <strong>de</strong> equivalência se for reflexiva, simétrica e<br />
transitiva.<br />
Exemplo 1<br />
Em<br />
Z × Z a Relação<br />
( Z Z ) × ( Z × Z<br />
(( a b) ,( c,<br />
d ))<br />
× )<br />
, ∈ R ⇔ a + d = b + c<br />
a) Reflexiva<br />
(( a , b) ,( a,<br />
b)<br />
) ∈R, pois a + b = b + a<br />
b) Simétrica<br />
(( ) ( ))<br />
a , b , c,<br />
d ∈R<br />
⇒ a + d = b + c ⇒ b + c = a + d ⇒ c + b = d + a ⇒ (( c , d ),<br />
( a,<br />
b)<br />
)∈R<br />
c) Transitiva<br />
(( a , b) ,( c,<br />
d ))∈R e (( c , d ),<br />
( e,<br />
f ))∈R ⇒<br />
a + d = b + c e c + f = d + e ⇒ b + c = a + d ⇒ c + b = d + a ⇒<br />
a = b + c - d e f = d + e - c ⇒ a + f = b + e<br />
Portanto (( a , b) ,( e,<br />
f ))∈R.<br />
§ 3 – Classes <strong>de</strong> Equivalência<br />
Definição: Seja R uma relação <strong>de</strong> equivalência sobre um conjunto não vazio A.<br />
Para ca<strong>da</strong> a ∈ A, o subconjunto <strong>de</strong> A <strong>de</strong>finido por [a] = { x ∈ A: x R a }, é dito ser<br />
a classe <strong>de</strong> equivalência <strong>de</strong>termina<strong>da</strong> pelo elemento a módulo R .<br />
O conjunto <strong>da</strong>s classes <strong>de</strong> equivalência módulo R, será indicado por A/R é chamado<br />
<strong>de</strong> conjunto quociente <strong>de</strong> A por R.<br />
Note que se R é uma relação <strong>de</strong> equivalência sobre um conjunto não vazio A, então<br />
<strong>para</strong> todo a ∈ A, temos a ∈ [a], ou seja, ca<strong>da</strong> classe <strong>de</strong> equivalência é um subconjunto não<br />
vazio <strong>de</strong> A.<br />
15
Para exemplificarmos, construiremos a seguinte relação <strong>de</strong> equivalência:<br />
Sejam B o conjunto <strong>da</strong>s bananas e R uma relação <strong>de</strong> equivalência tal que duas<br />
bananas estão relaciona<strong>da</strong>s se, e somente se elas forem do mesmo tipo. Parece claro e <strong>de</strong><br />
fato <strong>de</strong> fácil verificação <strong>de</strong> que R é uma relação <strong>de</strong> equivalência.<br />
Po<strong>de</strong>mos construir as classes [banana prata], [banana maçã], [banana maçã],<br />
[banana terra] e [banana ouro] que representam to<strong>da</strong>s as bananas que existem.<br />
[ banana prata],[ banana maçã],[banana maçã],[banana terra],[banana ouro]<br />
é o conjunto quociente <strong>de</strong> A por R.<br />
.<br />
A/R = { }<br />
§ 4 – Frações Equivalentes<br />
Em Z x Z * <strong>de</strong>finimos a seguinte relação ~ :<br />
( m , n) ~ ( r,<br />
s) ∈ m.<br />
s = n.<br />
r<br />
Afirmação: A relação ~ é <strong>de</strong> Equivalência. (Exercício)<br />
Como vimos no parágrafo anterior a relação ~ particiona Z x Z * em classes <strong>de</strong><br />
equivalência.<br />
*<br />
Para ca<strong>da</strong> par ( m , n) ∈ Z × Z vamos <strong>de</strong>notar a classe [(a,b)] à qual (m,n) pertence<br />
por a/b.<br />
Portanto m *<br />
*<br />
= {( x,<br />
y) ∈ Z × Z /( x,<br />
y) ~ ( m,<br />
n)<br />
} = {( x,<br />
y)<br />
∈ Z × Z / x.<br />
n = y m}<br />
n<br />
.<br />
Exemplo 1:<br />
Se m = 1 e n = 2<br />
{( x , y) /( x,<br />
y) ~ ( 1,2 )} = ( x,<br />
y)<br />
{ / 2x<br />
= } { 1 , 2 , 3 ,K}<br />
1 = y<br />
2<br />
=<br />
Exemplo 2 :<br />
Se m = 3 e n = 4<br />
{( x , y) /( x,<br />
y) ~ ( 3,4)<br />
} = ( x,<br />
y)<br />
{ / 4x<br />
= 3 } { 3 , 6 , 9 ,K}<br />
3 = y<br />
4<br />
=<br />
2<br />
4<br />
4<br />
8<br />
6<br />
12<br />
Observação:<br />
16
( m, n) ~ ( r,<br />
s) ∈ m.<br />
s = n r<br />
m = r ⇔<br />
n s<br />
.<br />
Ou seja, duas classes são iguais se, e somente se, elas estão relaciona<strong>da</strong>s.<br />
17
Capítulo 3 – Áreas <strong>de</strong> Polígonos<br />
§ 1 – Ambigüi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong> representação<br />
Existe uma gran<strong>de</strong> preocupação com a representação <strong>da</strong>s figuras geométricas, fazer<br />
com que o aluno apren<strong>da</strong> os conceitos geométricos <strong>de</strong> modo que se <strong>de</strong>spren<strong>da</strong> um pouco<br />
<strong>da</strong>s figuras é um dos objetivos do estudo <strong>da</strong> geometria. Apren<strong>de</strong>r a não confiar tanto nas<br />
representações evita a ilusão <strong>de</strong> óptica e a ambigüi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong>s representações.<br />
Vejamos alguns <strong>de</strong>senhos que comprovam este fato:<br />
O que você vê<br />
Sobe ou Desce<br />
Como está o cubo<br />
Qual mão escreve<br />
18
Isso é um cubo<br />
Retas Paralelas<br />
§ 2 – Áreas <strong>de</strong> polígonos<br />
Vejamos agora como funciona a técnica <strong>de</strong> <strong>de</strong>composição e composição na <strong>de</strong>dução<br />
<strong>de</strong> fórmulas <strong>para</strong> as áreas <strong>de</strong> polígonos.<br />
Partimos do fato <strong>de</strong> que<br />
Área do retângulo = base x altura<br />
Como <strong>de</strong>duzir a fórmula <strong>da</strong> área <strong>de</strong> um <strong>para</strong>lelogramo utilizando a técnica <strong>de</strong> cortar<br />
e colar<br />
Você já <strong>de</strong>ve conhecer o uso <strong>de</strong>ssa técnica, na situação indica<strong>da</strong> pela figura. Você<br />
traça uma perpendicular pelo ponto B, <strong>de</strong>terminando o triangulo BCE; aí, você “corta” o<br />
triangulo e “cola”, isto é, ajusta esse triângulo, no outro lado do <strong>para</strong>lelogramo.<br />
19
Como o <strong>para</strong>lelogramo inicial e o retângulo construído têm a mesma base e altura, e<br />
como eles têm a mesma área, então:<br />
Área do <strong>para</strong>lelogramo = base x altura<br />
Há uma particulari<strong>da</strong><strong>de</strong> no <strong>para</strong>lelogramo examinado: a perpendicular traça<strong>da</strong> pelo<br />
vértice B intercepta a base superior. A seguir perguntamos o que fazer quando não acontece<br />
isso.<br />
Problema 1<br />
<strong>Usando</strong> a técnica <strong>de</strong> cortar e colar, como se faz <strong>para</strong> <strong>de</strong>duzir a fórmula <strong>da</strong> área do<br />
<strong>para</strong>lelogramo ABCD representado abaixo<br />
Vamos agora <strong>de</strong>duzir a fórmula <strong>da</strong> área <strong>de</strong> um triângulo retângulo. Corte o triângulo<br />
na meta<strong>de</strong> <strong>da</strong> altura, <strong>para</strong>lelamente à base. Cole o triângulo obtido no trapézio, fazendo uma<br />
rotação <strong>de</strong> 180º ao redor do ponto N.<br />
20
Dessa forma, como o triângulo e o retângulo <strong>de</strong>vem ter a mesma área, por serem<br />
igualmente <strong>de</strong>componíveis, e a área do retângulo obtido é o produto <strong>da</strong> meta<strong>de</strong> <strong>da</strong> altura do<br />
triângulo original pela base, segue-se que<br />
Área do triângulo =<br />
base x altura<br />
2<br />
Essa fórmula é váli<strong>da</strong> não só <strong>para</strong> triângulos retângulos mas <strong>para</strong> todo tipo <strong>de</strong><br />
triangulo, como você mesmo vai mostrar.<br />
Problema 2<br />
Deduza que a área do triângulo abaixo é igual a<br />
cortar <strong>de</strong> colar.<br />
base x altura<br />
, usando a técnica <strong>de</strong><br />
2<br />
21
Problema 3<br />
Faça o mesmo <strong>para</strong> o triângulo seguinte.<br />
Problema 4<br />
Deduza a fórmula <strong>da</strong> área do losango em função <strong>da</strong>s diagonais, utilizando a técnica<br />
<strong>de</strong> cortar e colar. Aplique a fórmula obti<strong>da</strong> <strong>para</strong> calcular a área do losango que aparece na<br />
ban<strong>de</strong>ira nacional.<br />
Problema 5<br />
Deduza a fórmula <strong>da</strong> área <strong>de</strong> um trapézio retângulo, usando a técnica <strong>de</strong> cortar e<br />
colar. A seguir, mostre que a fórmula vale <strong>para</strong> um trapézio qualquer, utilizando sempre a<br />
técnica <strong>de</strong> cortar e colar.<br />
22
Problema 6<br />
Na figura abaixo aparece um quadrado <strong>de</strong> lado b colado a um quadrado <strong>de</strong> lado a .<br />
Dê 2 cortes <strong>de</strong> tesoura nessa figura geométrica <strong>de</strong> modo com que as peças resultantes se<br />
possam compor um quadrado.<br />
Problema 7<br />
Construir um quadrado cuja área seja igual ao triplo <strong>da</strong> área <strong>de</strong> um quadrado <strong>de</strong> lado<br />
a , utilizando a técnica <strong>de</strong> cortar e colar.<br />
23
Capítulo 4 – Resolvendo Equações com<br />
Cartolina<br />
Material utilizado<br />
Um conjunto <strong>de</strong> fichas <strong>de</strong> cartolina em duas cores ( que representaremos aqui em<br />
branco e azul) constituído por:<br />
Quadrados pequenos ( 1×1) - que representarão à uni<strong>da</strong><strong>de</strong>: 1. Os quadrados brancos<br />
representarão as uni<strong>da</strong><strong>de</strong>s positivas e as cinzas às uni<strong>da</strong><strong>de</strong>s negativas.<br />
Retângulos - com um dos lados com a mesma medi<strong>da</strong> 1 dos quadrados pequenos e o outro<br />
com uma medi<strong>da</strong> qualquer, que não seja um múltiplo inteiro <strong>da</strong> uni<strong>da</strong><strong>de</strong> escolhi<strong>da</strong>. Os<br />
retângulos brancos correspon<strong>de</strong>rão à incógnita x e os cinzas, ao seu oposto –x<br />
Quadrados Gran<strong>de</strong>s – cujos lados <strong>de</strong>vem ter a mesma medi<strong>da</strong> escolhi<strong>da</strong> <strong>para</strong> o lado não<br />
unitário do retângulo; também em duas cores, o branco representando x e o cinza o seu<br />
oposto –x<br />
Para as ativi<strong>da</strong><strong>de</strong>s propostas neste capítulo, é necessário que os alunos dominem as<br />
operações com números inteiros, <strong>de</strong> preferência com representação concreta <strong>de</strong> modo análogo ao<br />
aqui utilizado.<br />
Ativi<strong>da</strong><strong>de</strong> 1<br />
Trabalharemos inicialmente com a mo<strong>de</strong>lagem <strong>para</strong> expressões algébricas, ou seja , vamos<br />
escolher o conjunto <strong>de</strong> peças que representará ca<strong>da</strong> uma <strong>de</strong>ssas expressões como nos exemplos a<br />
seguir.<br />
24
x observando que as peças <strong>de</strong><br />
cores diferentes representam quanti<strong>da</strong><strong>de</strong>s opostas e “se anulam” aos pares.<br />
2<br />
Po<strong>de</strong>mos efetuar adição ( − 3 + 4) + ( 2x<br />
+ 3x<br />
− 5)<br />
− 3 x + 4<br />
2x<br />
2 + 3x<br />
− 5<br />
O resultado, portanto, será 2x<br />
2 −1:<br />
2<br />
Para efetuar a diferença ( − 3x<br />
+ 4) − ( 2x<br />
+ 3x<br />
− 5)<br />
somando expressão oposta, ou seja, usando que:<br />
2<br />
2<br />
( − 3x<br />
+ 4) − ( 2x<br />
+ 3x<br />
− 5) = ( − 3x<br />
+ 4) + ( − 2x<br />
− 3x<br />
+ 5)<br />
, uma <strong>da</strong>s formas <strong>de</strong> trabalhar po<strong>de</strong> ser<br />
25
2<br />
2<br />
E teremos ( − 3 + 4) − ( 2x<br />
+ 3x<br />
− 5) = −2x<br />
− 6x<br />
+ 9<br />
x :<br />
Po<strong>de</strong>mos também mo<strong>de</strong>lar as várias possibili<strong>da</strong><strong>de</strong>s <strong>para</strong> o produto, usando as<br />
representações:<br />
1× x = x<br />
x × x =<br />
2<br />
x<br />
2<br />
2<br />
( − x) × 3x<br />
= −3x<br />
( − 2x ) × ( − 3x) = 6x<br />
26
3 3x = 9x<br />
× ( 2x) × ( − x + 1) = −2x<br />
2 + 2x<br />
Ativi<strong>da</strong><strong>de</strong> 2<br />
<strong>Usando</strong> a proprie<strong>da</strong><strong>de</strong>, uma igual<strong>da</strong><strong>de</strong> se mantém se efetuamos operações iguais em<br />
ambos os lados, mo<strong>de</strong>lamos a solução <strong>de</strong> uma equação do 1º grau, como nos exemplos a<br />
seguir.<br />
É importante que ca<strong>da</strong> operação efetua<strong>da</strong> em ambos os lados <strong>da</strong> igual<strong>da</strong><strong>de</strong> seja<br />
acompanha<strong>da</strong> <strong>de</strong> sua representação simbólica <strong>para</strong> que, após muitos exemplos, o estu<strong>da</strong>nte<br />
participante apren<strong>da</strong> as proprie<strong>da</strong><strong>de</strong>s usa<strong>da</strong>s e se liberte do material concreto, passando a<br />
resolver as equações algebricamente.<br />
Exemplo 1<br />
3 x + 1 = 2x<br />
+ 2<br />
• Substituir ca<strong>da</strong> tira branca por dois quadradinhos brancos e verificar se existe<br />
igual<strong>da</strong><strong>de</strong>. A negação significa que x = 2 não é solução <strong>da</strong> equação.<br />
27
• Voltando à representação original, retirar duas tiras brancas <strong>de</strong> ca<strong>da</strong> lado, mantendo,<br />
portanto, a igual<strong>da</strong><strong>de</strong> e obtendo: 3x + 1−<br />
2x<br />
= 2x<br />
+ 2 − 2x<br />
ou x +1 = 2 .<br />
• Retirar um quadradinho brando <strong>de</strong> ca<strong>da</strong> lado obtendo x = 1, que é a solução <strong>da</strong><br />
equação.<br />
• Voltar à configuração inicial e substituir ca<strong>da</strong> tira branca por um quadradinho<br />
branco e verificar a igual<strong>da</strong><strong>de</strong>.<br />
Exemplo 2<br />
2 x − 2 = −x<br />
+ 4<br />
28
• Acrescentar duas uni<strong>da</strong><strong>de</strong>s positivas em ca<strong>da</strong> lado, mantendo, portanto, a igual<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
e obtendo: 2 x − 2 + 2 = −x<br />
+ 4 + 2 ou 2 x = −x<br />
+ 6 .<br />
• Acrescentar uma tira branca em ca<strong>da</strong> lado, obtendo:<br />
2 x + x = −x<br />
+ 6 + x ou 3 x = 6 ou x = 2 .<br />
• Voltar à configuração inicial, substituindo ca<strong>da</strong> tira branca (cinza) por dois<br />
quadradinhos brancos (cinzas) e verificar a igual<strong>da</strong><strong>de</strong>.<br />
Exemplo 3<br />
2 − x = 5 − 2x<br />
• Acrescentar 2 tiras brancas em ca<strong>da</strong> lado, obtendo:<br />
2 − x + 2x<br />
= 5 − 2x<br />
+ 2x<br />
ou 2 + x = 5<br />
29
• Retirar 2 quadradinhos brancos <strong>de</strong> ca<strong>da</strong> lado, obtendo:<br />
• Voltar à configuração inicial e substituir as tiras representando − x por 3<br />
quadradinhos cinzas (por quê) e verificar a igual<strong>da</strong><strong>de</strong>.<br />
Sugerimos ao leitor que resolva, mo<strong>de</strong>lando como nos exemplos, outras equações<br />
do 1º grau cujas soluções são números inteiros.<br />
Ativi<strong>da</strong><strong>de</strong> 3<br />
Nesta ativi<strong>da</strong><strong>de</strong>, observando um mo<strong>de</strong>lo físico, os participantes po<strong>de</strong>m investigar a<br />
2<br />
fatoração <strong>de</strong> um trinômio do 2º grau ax + bx + c , com a, b e c inteiros cuja <strong>de</strong>composição<br />
resulta em uma expressão do tipo ( ax + p)( x + q)<br />
, com p e q inteiros. O objetivo é levar à<br />
percepção <strong>da</strong>s proprie<strong>da</strong><strong>de</strong>s que permitam fatorar tais expressões no nível simbólico.<br />
Para realizar a ativi<strong>da</strong><strong>de</strong> estabelecemos o seguinte:<br />
2<br />
Um trinômio do 2º grau <strong>da</strong> forma ax + bx + c , po<strong>de</strong> ser fatorado se, e somente se,<br />
for possível formar um retângulo com as peças que o representam. As dimensões do<br />
retângulo formado representam os fatores do trinômio.<br />
30
Dessa forma, voltamos à estrutura do produto mo<strong>de</strong>lado nos exemplos 1,2 e 3 <strong>da</strong><br />
Ativi<strong>da</strong><strong>de</strong> 1.<br />
2<br />
Por exemplo, os fatores <strong>de</strong> x + 3x<br />
+ 2 po<strong>de</strong>m ser encontrados construindo-se um<br />
2<br />
retângulo com uma peça que representa x , três peças que representam x e duas peças que<br />
representam as uni<strong>da</strong><strong>de</strong>s positivas.<br />
2<br />
x + 3x<br />
+ 2 = ( x + 1)( x + 2)<br />
Vejamos mais alguns exemplos.<br />
2<br />
1. O trinômio x + 6x<br />
+ 9 po<strong>de</strong> ser fatorando construindo-se o quadrado ao lado.<br />
Observe que os trinômios quadrados perfeitos po<strong>de</strong>m sempre ser representados por<br />
peças que formam um quadrado. Logo, x<br />
2 + 6 x + 9 = x + 3<br />
( ) 2<br />
2<br />
2. O trinômio x − 3x<br />
+ 2 po<strong>de</strong> ser fatorado construindo-se o retângulo:<br />
31
2<br />
Logo, x − 3x<br />
+ 2 = ( x −1)( x − 2)<br />
3. 2 2 + 4x<br />
− 6 = ( 2x<br />
− 2)( x + 3<br />
x )<br />
Neste exemplo, usamos, <strong>para</strong> formar o retângulo, a convenção <strong>de</strong> que peças <strong>de</strong> cores<br />
diferentes se “anulam”: 4 x foi representado por 6x<br />
+ ( −2x)<br />
.<br />
Depois <strong>de</strong> muitos exemplos, os alunos que participarem <strong>de</strong>sta ativi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong>vem estar<br />
aptos <strong>para</strong> respon<strong>de</strong>r à questão:<br />
e b<br />
Se<br />
2<br />
ax + bx + c = ( ax + p)(<br />
x + q)<br />
, quais a relações que existem entre os números p,q<br />
Em Segui<strong>da</strong> <strong>de</strong>vem usar essas relações <strong>para</strong> fatorar algebricamente outros trinômios<br />
e estarão prontos <strong>para</strong> resolver equações do segundo grau usando a fatoração <strong>para</strong> recair em<br />
equações do primeiro grau.<br />
Por exemplo, <strong>para</strong> resolver a equação 2x<br />
2 + 4x<br />
− 6 (exemplo 3) fazemos<br />
2x 2 + 4x<br />
− 6 = (2x<br />
− 2)( x + 3) = 0 e então 2 x − 2 = 0 ou x + 3 = 0 , logo x = 1 ou x = 3.<br />
32
Capítulo 5 – Área do Círculo<br />
Introdução<br />
O Material necessário <strong>para</strong> a aplicação consiste em um rolo <strong>de</strong> papel (papel toalha<br />
ou papel higiênico), uma tesoura ou um estilete e um pe<strong>da</strong>ço <strong>de</strong> fita a<strong>de</strong>siva. Dividimos o<br />
processo em três etapas.<br />
Transformação <strong>de</strong> uma coroa em um trapézio<br />
Tome um rolo <strong>de</strong> papel e passe a fita a<strong>de</strong>siva, como na figura. Em segui<strong>da</strong>, com<br />
uma tesoura afia<strong>da</strong>, corte folha por folha (ou grupos com poucas) em linha reta como<br />
ilustrado na figura abaixo.<br />
Descasque o rolo até chegar ao cilindro <strong>de</strong> papelão duro, localizado no centro. Não<br />
corte esse papelão, pois ele servirá <strong>para</strong> mol<strong>da</strong>r o rolo quando <strong>da</strong> sua reconstituição.<br />
Agora, com to<strong>da</strong>s as folhas corta<strong>da</strong>s, você po<strong>de</strong>rá mostrar à sua classe como a coroa<br />
circular se transforma num trapézio. Ilustramos com a seqüência <strong>de</strong> figuras abaixo:<br />
33
A primeira figura representa o rolo <strong>de</strong> papel com parte <strong>de</strong> suas folhas corta<strong>da</strong>s,<br />
apoia<strong>da</strong>s sobre a superfície <strong>da</strong> mesa. Nas outras figuras representamos o trapézio (e o<br />
prisma) obtido.<br />
Em Segui<strong>da</strong> você po<strong>de</strong> mostrar o processo inverso: a transformação do trapézio<br />
numa coroa circular, retornando o rolo à sua forma original. Po<strong>de</strong>mos, com isso,<br />
“convencer” o aluno <strong>de</strong> que a área <strong>de</strong> uma coroa circular po<strong>de</strong> ser <strong>de</strong>termina<strong>da</strong> calculandose<br />
a área <strong>de</strong> um trapézio.<br />
Cálculo <strong>da</strong> Área <strong>da</strong> Coroa Circular<br />
Calculemos a área <strong>da</strong> coroa. Sejam r o raio <strong>da</strong> circunferência interna e R o raio <strong>da</strong><br />
externa. Voltando-se ao processo físico <strong>da</strong> transformação <strong>da</strong> coroa no trapézio, observa-se<br />
que a base maior do trapézio, obti<strong>da</strong> com a folha externa do rolo, tem comprimento 2 πR<br />
e<br />
a base menor, obti<strong>da</strong> com a folha interna do rolo, tem comprimento 2 πr<br />
. A altura do<br />
trapézio é R − r . Assim, a área do trapézio ou, equivalentemente, <strong>da</strong> coroa será:<br />
1 2π<br />
2<br />
A = ( R − r)(2π R + 2πr)<br />
= ( R − r)(<br />
R + r)<br />
= π ( R − r<br />
2 ) .<br />
2<br />
2<br />
2 2 2 2<br />
Observe que A = π ( R − r ) = πR<br />
− πr<br />
<strong>de</strong>ve ser a diferença entre as áreas dos<br />
círculos, mas isso <strong>de</strong>ve ser comprovado <strong>de</strong> fato na próxima etapa.<br />
Trabalhando com limite<br />
Nessa última etapa <strong>de</strong>vemos levar o aluno a pensar no círculo <strong>de</strong> raio R como sendo<br />
a figura obti<strong>da</strong> <strong>da</strong> coroa diminuindo-se o raio interno r até zero. Po<strong>de</strong>-se pensar numa<br />
34
seqüência <strong>de</strong> valores <strong>para</strong> r, que <strong>de</strong>cresça e se aproxime <strong>de</strong> zero. As áreas <strong>da</strong>s coroas<br />
2 2<br />
correspon<strong>de</strong>ntes serão <strong>da</strong><strong>da</strong>s por A = πR<br />
− πr<br />
e observamos que:<br />
A π π π π = π<br />
r<br />
2 2<br />
2 2 2<br />
= R − r ⎯⎯→ R − 0 R .<br />
→ 0<br />
2<br />
Assim confirmamos que a área do círculo <strong>de</strong> raio R é <strong>da</strong><strong>da</strong> por πR . Como em todo<br />
método <strong>de</strong> <strong>de</strong>dução <strong>de</strong>ssa fórmula, não po<strong>de</strong>mos evitar o uso do conceito <strong>de</strong> limite.<br />
35
Respostas<br />
Cap. 1<br />
Tangram 1 Tangram 5<br />
Tangram 2 Tangram 6<br />
Tangram 3 Tangram 7<br />
Tangram 4 Tangram 8<br />
Tangram 9<br />
36
Cap. 3.2<br />
Problema 1<br />
Problema 2<br />
37
Problema 3<br />
Problema 4<br />
Problema 5<br />
38
Área do trapézio = ( base maior + base menor )<br />
2<br />
x altura<br />
A fórmula continua váli<strong>da</strong> no caso mais geral, como se mostra na figura seguinte.<br />
39
Referências Bibliográficas<br />
Dias, I., Godoy, S.M.S. – SMA-341 – Elementos <strong>de</strong> Matemática, 2006.<br />
Lipschutz, S. – Topologia Geral, 1971.<br />
Machado, N.J. – Ativi<strong>da</strong><strong>de</strong>s <strong>de</strong> Geometria, 1996.<br />
S.B.M. – Revista do Professor <strong>de</strong> Matemática, 31, 1996.<br />
S.B.M. – Revista do Professor <strong>de</strong> Matemática, 33, 1997.<br />
S.B.M. – Revista do Professor <strong>de</strong> Matemática, 36, 1998.<br />
S.B.M. – Revista do Professor <strong>de</strong> Matemática, 38, 1998.<br />
S.B.M. – Revista do Professor <strong>de</strong> Matemática, 40, 1999.<br />
S.B.M. – Revista do Professor <strong>de</strong> Matemática, 44, 2000.<br />
40